JPS6035293Y2 - 広帯域増幅器 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 この考案は、測定用増幅器またはオーディオ増幅器とし
て使用され、広帯域にわたりスペクトラムが分布する信
号を無歪で、かつ周波数対振幅、位相特性を平担に維持
しながら高利得で増幅する広帯域増幅器に関するもので
ある。

従来のこの種広帯域増幅器を第１図に示す。

この図において、１は信号源で、信号源抵抗２を介して
主増幅器３の非反転入力に接続される。

この主増幅器３は出力が出力端子４に接続される。

また、主増幅器３は出力と反転入力間に帰還抵抗器５が
接続されており、さらに主増幅器３は反転入力が帰還抵
抗器６を介して接地される。

また、主増幅器３の出力は低域電圧利得およびインピー
ダンス調整用抵抗器７を介して光増幅器８の反転入力に
接続される。

そして、この光増幅器８は反転入力と出力間に積分コン
デンサ９が接続されるとともに、非反転入力が低域電圧
利得およびインピーダンス調整用抵抗器１０を介して接
地されており、さらに出力が低域電圧利得およびインピ
ーダンス調整用抵抗器１１を介して主増幅器３の非反転
入力に接続される。

なお、１２は主増幅器３の非反転入力に生じた雑音源で
ある。

また、主増幅器３および帰還抵抗器５，６で直流増幅器
１３が構成される。

さらに、低域電圧利得およびインピーダンス調整用抵抗
器？、１０．１１と光増幅器８さらには積分コンデンサ
９で積分増幅器１４が構成されている。

このように構成された広帯域増幅器の動作について説明
すると、帰還抵抗器５，６および主増幅器３で構成され
る直流増幅器１３は、帰還抵抗器６の値をＲ□、帰還抵
抗器５の値をＲ２とした場合、電圧利得が（１＋Ｒ２／
Ｒ□）で決定されるため、直流入力およびオフセット電
圧を（１十Ｒ２／Ｒ１）で増幅する。

また、調整用抵抗器７，１０．１１と光増幅器８さらに
は積分コンデンサ９で構成される積分増幅器１４は、積
分コンデンサ９の容量を０１調整用抵抗器１０の値をＲ
５とすると、時定数ＣＲ５で決定される周波数特性を持
つ電圧利得で直流増幅器１３の出力を増幅して、その出
力を直流増幅器１３の非反転入力（入力側）に加えてい
るため、時定数ＣＲ，に従い低域での帰還量を増加させ
ることでオフセット電圧の温度ドリフトを改善する。

また、調整用抵抗器１１の値をＲ４、信号源抵抗２の値
をＲ３、主増幅器３の入力オフセット電圧をＥｌ、光増
幅器８の入力オフセット電圧をＲ２、光増幅器８の開ル
ープ電圧利得をＢとすると、中域周波数での電圧利得は
（１＋ Ｒ２／Ｒ１）倍、直流での電圧利得は（１＋Ｒ
４／Ｒ８） ／Ｂ倍となり、出力オフセット電圧は（１
＋Ｒ４／Ｒ５）Ｅ１／Ｂ＋Ｅ２となる。

以上のように、従来の広帯域増幅器では、出力オフセッ
ト電圧がＢンｌのため著しく小さくなり、その温度ドリ
フトも無視される位小さくなる。

しかるに、従来の広帯域増幅器では出力オフセット電圧
の温度ドリフトが小さくなる反面、振幅、位相に関する
周波数特性が低域で著しく劣化するようになり、これに
より広帯域増幅器として不満足なものになる。

したがって、振幅、位相に対する性能を劣化させること
なく、温度ドリフトを改善する必要がある。

また、従来の広帯域増幅器では信号源インピーダンスに
よって直流電圧利得が変化する欠点がある。

この考案は上記の点に鑑みなされたもので、積分増幅器
の非反転入力に直流増幅器の出力を加えるとともに、積
分増幅器の反転入力に入力信号を加え、この積分増幅器
の出力を直流増幅器の反転入力に加えることにより、同
位相相似信号である入力信号と直流増幅器の出力信号を
比較し、積分増幅作用により直流増幅器の出力オフセッ
ト電圧のみを帰還信号とすることができるから、広帯域
増幅器の性能である直流からの低歪率増幅、周波数対振
幅、位相特性を劣下させることなく、直流増幅器の出力
オフセット電圧の温度ドリフトを改善し得る広帯域増幅
器を提供することを目的とする。

以下この考案の実施例を図面を参照して説明する。

第２図はこの考案の実施例を示す回路図である。

この図において、２１は信号源で、信号源抵抗２２を介
して主増幅器２３の非反転入力に接続される。

また、信号源２１は上記信号源抵抗２２とインピーダン
ス調整用抵抗器２４を介して光増幅器２５の反転入力に
接続される。

上記主増幅器２３は出力が出力端子２６に接続される。

また、主増幅器２３の出力は帰還抵抗器２７．２８を介
して接地されており、この帰還抵抗器２７．２８の分圧
点は上記光増幅器２５の非反転入力に接続される。

この光増幅器２５は反転入力と出力間に積分コンデンサ
２９が接続される。

また、光増幅器２５は出力が主増幅器２３の反転入力に
接続さ・れている。

なお、３０は主増幅器２３の非反転入力に生じる雑音源
である。

また、主増幅器２３は直流増幅器３１であり、さらに帰
還抵抗器２７゜２８、積分コンデンサ２９、光増幅器２
５、インピーダンス調整用抵抗器２４で積分増幅器３２
が構成される。

このように構成された広帯域増幅器の動作について説明
すると、入力信号は主増幅器２３の非反転入力に加えら
れて同相で増幅された後、帰還抵抗器２７．２８で分割
されて光増幅器２５の非反転入力に加えられる。

一方、光増幅器２５の反転入力にはインピーダンス調整
用抵抗器２４を介して入力信号が加えられる。

したがって、光増幅器２５の差動入力信号は、入力信号
と出力信号の差信号となる。

ここで入力信号と出力信号は同位相相似信号であり、し
かも光増幅器２５は積分コンデンサ２９とともに積分増
幅器３２を構成している。

そのため、主増幅器２３の出力オフセット電圧のみが差
信号となる。

そして、この差信号（出力オフセット電圧）が光増幅器
２５で増幅された後、主増幅器２３の反転入力に加えら
れる。

したがって、この広帯域増幅器では、従来と異なり、主
増幅器２３への帰還信号が入力信号に依存することなく
、主増幅器２３の出力オフセット電圧のみとなるため、
低域での周波数対振幅、位相特性を劣化させることなく
、主増幅器２３の出力オフセット電圧の低減およびその
温度ドリフトの改善がなされるもので、いま主増幅器２
３の入力換算オフセット電圧をＥ□、光増幅器２５の入
力換算オフセット電圧をＢ２、光増幅器２５の開ループ
電圧利得をＢ１帰還抵抗器２８の値をＲｏ、帰還抵抗器
２７の値をＲ２とすると、電圧利得は直流から高域まで
（１＋Ｒ２／Ｒ工）、出力オフセット電圧は（１＋Ｒ２
／Ｒ１） （Ｅｌ／Ｂ ＋Ｅ２）となる。

そして、Ｂ＞１により出力オフセット電圧が（１＋Ｒ２
／Ｒ１） Ｂ２に等しく、またＢ２およびその温度係数
に何の制限を受けることなく光増幅器２５を選別できる
ので、出力オフセット電圧およびその温度ドリフトを改
善することが可能となる。

なお、上記実施例では、光増幅器２５と積分コンデンサ
２９により積分増幅器３２を構成して、主増幅器２３へ
のオフセット電圧の帰還量を増大させることにより目的
を遠戚しているが、光増幅器２５は抵歪率増幅や広帯域
増幅（ただし直流は増幅する）の必要がないので、具体
的には直流増幅器の外、チョッパ増幅器であっても上記
実施例と同様の効果を奏する。

以上のように、この考案によれば、積分増幅器の非反転
入力に直流増幅器の出力を加えるとともに、積分増幅器
の反転入力に入力信号を加え、この積分増幅器の出力を
直流増幅器の反転入力に加えるようにしたので、広帯域
増幅器の性能である直流からの低歪率増幅、周波数対振
幅、位相特性を劣化させることなく、直流増幅器の出力
オフセット電圧の温度ドリフトをチョッパ増幅器の温度
ドリフト並に改善することが可能となるもので、しかも
一般に狭帯域チョッパ増幅器のスイッチング特性を改善
することなどにより実現した広帯域増幅器より安価に、
さらには広帯域の性能を実現し得るし、低ドリフト素子
で構成した広帯域増幅器より精度の高いものが得られる
効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の広帯域増幅器を示す回路図、第２図はこ
の考案による広帯域増幅器の実施例を示す回路図である
。 ２３・・・・・・主増幅器、２５・・・・・・従増幅器
、３１・・・・・・直流増幅器、３２・・・・・・積分
増幅器。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 直流増幅器と積分増幅器からなる広帯域増幅器において
   、積分増幅器の非反転入力に直流増幅器の出力を加える
   とともに、積分増幅器の反転入力に入力信号を加え、こ
   の積分増幅器の出力を直流増幅器の反転入力に加えたこ
   とを特徴とする広帯域増幅器。